Mineralsk kemisk forbindelse

Undersøgelse af krystalstrukturer

Den eksterne morfologi af et mineral er et udtryk for den grundlæggende interne arkitektur af et krystallinsk stof - dvs. dets krystalstruktur. Krystallstrukturen er det tredimensionelle, regelmæssige (eller ordnede) arrangement af kemiske enheder (atomer, ioner og anioniske grupper i uorganiske materialer; molekyler i organiske stoffer); disse kemiske enheder (her refereret til som motiver) gentages ved forskellige translationelle og symmetriske operationer (se nedenfor). Krystallers morfologi kan studeres med det uhjælpede øje i store veludviklede krystaller og er historisk blevet undersøgt i væsentlig detalj ved optiske målinger af mindre velformede krystaller ved hjælp af optiske goniometre (instrumenter, der måler vinklerne mellem krystalflader). Den interne struktur af krystallinske materialer afsløres imidlertid ved en kombination af røntgen-, neutron- og elektrondiffraktionsteknikker, suppleret med en række forskellige spektroskopiske metoder, herunder infrarød, optisk, Mössbauer og resonans teknik. Disse metoder, der anvendes enkeltvis eller i kombination, tilvejebringer en kvantitativ tredimensionel rekonstruktion af placeringen af ​​atomer (eller ioner), de kemiske bindingstyper og deres positioner og den overordnede interne symmetri af strukturen. Gentagelsesafstanderne i de fleste uorganiske strukturer og mange af de atomære og ioniske motivstørrelser er i størrelsesordenen 1 til 10 ångstrøm (Å; 1 Å svarer til 10⁻⁸ cm eller 3,94 × 10 ⁻⁹ tommer) eller 10 til 100 nanometer (nm; 1 nm svarer til 10 ⁻⁷ cm eller 10 Å).

• 

• 

• 

kemisk element: Mineralbrændstoffer

Mineralbrændstofferne - kul, olie og naturgas - kan beskrives som en særlig type økonomisk deponering. Geokemisk repræsenterer de

.

Rumgrupper

Symmetrielementer, der kan observeres i den ydre morfologi af krystaller, såsom rotations- og rotoinversionsakser, spejlplaner og et center for symmetri, er også til stede i deres indre atomstruktur. Foruden disse symmetrielementer findes der oversættelser og symmetrioperationer kombineret med oversættelser. (Oversættelse er den handling, hvor et motiv gentages i et lineært mønster i intervaller, der er lig med oversættelsesafstanden [almindeligvis på niveauet 1 til 10 Å].) To eksempler på translationelle symmetrielementer er skrueakser (der kombinerer rotation og translation) og glidplan (kombination af spejling og oversættelse). De interne oversættelsesafstande er meget små og kan kun ses direkte ved elektronisk stråle-teknikker med meget høj forstørrelse, som de anvendes i et transmissionselektronmikroskop, med en forstørrelse på ca. 600.000 ×.

Når alle mulige kombinationer af translationelle elementer, der er kompatible med 32 krystalklasser (også kendt som punktgrupper), overvejes, ankommer man til 230 mulige måder, hvorpå oversættelser, translationelle symmetrielementer (skrueakser og glideplaner) og oversættelsesfrie symmetrielementer (rotations- og rotoinversionsakser og spejleplan) kan kombineres. Disse oversættelses- og symmetri-grupperinger er kendt som 230 rumgrupper, der repræsenterer de forskellige måder, hvorpå motiver kan arrangeres i en ordnet tredimensionel matrix. Den symbolske repræsentation af rumgrupper er tæt beslægtet med Hermann-Mauguin-notationen om punktgrupper. En detaljeret diskussion af rumgrupper, deres afledning og notation er uden for denne artikels rækkevidde. For mere specifik information, se bøgerne om mineralogi citeret i bibliografien.